(构造地质学)10新构造运动

10.新构造运动•掌握新构造运动、新构造运动下限及研究意义。•掌握新构造运动基本类型、方向和幅度，新构造断裂与岩浆活动和地震的关系。•掌握新构造运动基本特征。新构造运动研究方法（地质构造法—几亿年到几万年；构造地貌法—几万年到几百年；考古法—几万年到几千年；历史法—几千年到现代；测量法—几十年到几个月；遥感解译、地震、地球化学、测年、物理模拟和数值模拟法等）。•本章重点新构造特征及研究方法。•难点是新构造研究方法10.1基本概念及研究意义10.2新构造运动的基本类型（1）大规模的拉张运动（3）大规模的走滑活动（2）大规模的俯冲、碰撞活动（4）褶皱运动10.3新构造运动的基本特征（1）新构造运动的方向和幅度（2）岩浆活动、地震与活动断裂的关系10.4新构造运动的研究方法10.4.1深部地球动力学环境研究10.4.3地层及其变形研究10.4.2构造格架的研究10.4.4岩相变化研究10.4.5地貌（断层引起）研究10.4.5.1新构造升降运动的地貌标志（1）断层崖（2）断层三角面和断层线崖（3）断层崖的活动次数、幅度和时间的确定10.4.5.2断层活动引起的阶地变形10.4.5.3新构造水平运动的地貌标志（1）断层线走向弯曲处的构造地貌（3）平直水平活动断层两侧的构造地貌（2）斜列断层首尾相接处的构造地貌（4）收敛和撇开断层水平运动形成的构造地貌10.1基本概念及研究意义•新构造运动（neotectonicmovements）指新第三纪以来或第四纪以来发生的构造运动。对新构造运动概念的几种看法：（1）第四纪时期发生的构造运动；（2）从新第三纪开始至现代的构造运动；（3）新第三纪和第四纪前半期发生的构造运动；（4）新构造运动不应给予时间限制，只要是造成现代地形基本特点的构造运动都是。特点：(1)新生代以来地壳运动十分强烈，水平和垂直运动规模巨大。如新阿尔卑斯运动或喜马拉雅运动，使特提斯海（古地中海）消失，出现地中海及两岸的山系和亚洲南部的喜马拉雅山；环太平洋沿岸岛弧，美洲西部边缘(科迪勒拉-安第斯山脉)都是新生代造山运动的结果。这时期的构造运动不仅改变了海陆轮廓，奠定了现代地貌形态，还影响现代地球上气候带分布。(2)新构造运动与新阿尔卑斯运动是有区别的，前者指新第三纪或第四纪以来的构造运动，后者指第三纪以来的构造运动。新构造运动对人类的活动有直接影响，人类往往可直接观察得到。(3)新构造运动是地质历史上最新的一个构造旋回，青藏高原大规模抬升，形成举世瞩目的世界屋脊。研究表明，新构造运动表现的大幅度抬升，实际上是大规模水平运动引起。洋脊地带，岩石圈板块做背离运动，使板块增长；海沟处，板块做敛合运动，大洋板块俯冲消亡，大陆板块被压缩抬升，形成年轻山系；转换断层带上，板块发生剪切活动。(4)新构造运动与古构造运动如加里东运动原则上相类似，但前者有特别之处。首先新构造运动是晚近地质时代的地壳运动，时间极其短暂；其二，新构造运动对现今地貌形成起明显控制作用；其三，它具有独特的综合研究方法。10.2新构造运动的基本类型（1）大规模拉张运动•大洋中脊地幔对流，洋脊处于拉张状态，新洋脊不断形成；大陆裂谷（如东非裂谷）发育大陆溢流玄武岩，它们代表新构造地壳的拉张活动。（2）大规模俯冲、碰撞活动•太平洋东西两侧均有海沟，大洋板块不断向大陆板块俯冲，大陆板块被挤压，形成新的造山带，如台湾、北美西部、南美安第斯山脉等新生代造山带。•新生代地中海—喜马拉雅带发生板块碰撞，印度板块与欧亚板块碰撞最引人注目，当今世界屋脊就是印度板块不断向欧亚板块推进背景下迅速抬升的。世界地形图密西西比河北美地中海印度南美非洲亚洲欧洲澳洲洋-洋俯冲（据C.J.阿莱格尔[法]，1987）洋-陆俯冲（据C.J.阿莱格尔[法]，1987）陆-陆俯冲（据C.J.阿莱格尔[法]，1987）（3）大规模走滑活动•美国加利福尼亚圣.安德列斯断层新生代发生大规模右旋走滑活动，中国鲜水河断裂大规模左旋走滑，均是当今活跃的地震带。•1906年4月18日加利福尼亚州发生了震级8.3级，震中烈度11度，撼动美国96万平方公里土地的地震。旧全山不在震中，烈度仅9度，但断层穿过本市，建筑物倾毁，到处出火，水管破裂，无水可救，火势蔓延，连烧三日，全城2.8万栋房付之一炬。6万多人丧命，财产损失5亿美元。加里弗尼亚旧金山•圣安德列斯断层的新疤痕这次地震罪魁祸首是圣安德列斯断层。这条断层南起墨西哥的加利福尼亚湾，向西北美国境内延伸，到旧金山北的门多西诺角入海，大体与太平洋海岸平行，总长1000公里以上。据说，这条线就是太平洋板块和北美板块的接合部。1000多万年前，两板块衔接在一起，就象停靠在同一车站的两列火车。后各朝相反方向移动，太平洋板块滑向NW，北美板块滑向SE，裂痕越来越深。至今，断层已深入地壳32～48公里，宽自几米至1,600米不等。断层移动2.5～5厘米/年，但其力量分布不平衡，有的地段滑动，有的地段“咬住”不放。滑动段硬要拉着不动段移动，张力逐渐增强，直至断裂，爆发一次强烈地震。近百年来，本断层发生6级以上大地震26起，素有“地震之乡”之称。•旧金山这场灾难是圣安德列斯断层大错动的结果。只见旧断层部位新出现一条430公里长的破裂带，东北侧下沉0.9米，南方位移6.3米。另有一条新断层从干线分支，穿过旧金山市区，成东北—西南走向伸入海中。•有趣的是旧金山东南的霍利斯特镇的艾梅顿酒厂，1948年错误地把厂房建在圣安德列斯断层线上。1956年8月，人们发现厂房错开10厘米宽的裂痕，从屋顶到墙脚齐齐朝北西—南东方向切去。到1969年，相错距离已达25厘米，房子变成两爿，一半在美洲板块，一半在太平洋板块。断块正向太平洋“漂”去。•圣安德列斯断层不会停止它的活动，太平洋板块总有一天要脱离大陆“漂”向大洋。据多年漂移速度推算，包括洛杉矶在内的太平洋板块，约在50万年后，将向西北移动480公里，把旧金山海湾堵死（成为内陆）。再过13Ma，太平洋板块只剩一点连着大陆，旧金山又见到海洋。40Ma后，完全脱离，板块成了太平洋的海岛，洛杉矶成了岛港城市。（4）褶皱运动•新第三纪及第四纪中褶皱发育虽不及地质历史时期强烈，但断裂带附近常见地层褶皱现象。10.3我国新构造运动的基本特征•由于我国处在特殊的大地构造位置，使得新构造运动及新构造具有一定特殊性，主要有：（1）新构造运动的方向和幅度•我国除水平运动外，垂直升降也相当显著，大陆在新构造期总体上升。•上升幅度西部大于东部，但在西部一些刚性基底断块上，上升幅度偏小，形成西部大中型盆地如塔里木盆地。我国地形上的三大阶梯与新构造变化幅度有关。（2）岩浆活动、地震与活动断裂的关系•断裂活动在新构造运动中不仅控制新构造的格局，同时控制了新构造期的岩浆活动和地震活动。•新构造期断裂活动主要是继承先成断裂，特别是长期活动的深断裂，如金沙江和红河断裂。我国西部沿断裂形成高耸的山地及深陷的山间盆地，如点苍山和大理盆地；我国东部沿海沿新华夏系方向断裂形成密集的最新活动断裂群，沿断裂群发育新第三纪—第四纪火山活动。•新构造期岩浆活动主要集中在东部。新第三纪比老第三纪剧烈，沿NNE及NE向形成大面积的熔岩覆盖。喷发时代大致可划为中新世、上新世、更新世早—中期及现代。东北和南部喷发延续时间长，中部区只有较早的一到二期喷发。•地震活动与新构造关系密切。强烈地震震中大部分沿断裂带分布。大陆最主要的地震活动带（沿贺兰山、六盘山、邛崃山一线）地震频度很高。由于强震沿线分布，而断裂间的断块内部常为微弱地震活动区。因而我国大部分地区成为强烈地震活动带和微弱地震活动交替出现的格局。时间上地震活动具一定的周期性。汶川-茂县断裂北川-映秀断裂都江堰-安县断裂10.4新构造运动的研究方法•为了识别地壳运动或现今地壳运动的迹象，目前常用的方法有：（1）地质构造法—几亿年到几万年（2）构造地貌法—几万年到几百年（3）考古法—几万年到几千年（4）历史法—几千年到现代（5）测量法—几十年到几个月（6）遥感解译、地震法、地球化学法、测年法、物理模拟和数值模拟法等10.4.1深部地球动力学环境研究-地质构造法•深部地球动力学环境控制一个区域的构造演化。通过对深部地球物理信息（重力、磁力、典型特征等）的剖析，能更加客观地反映新构造运动的本质。10.4.2构造格架的研究-构造地貌法•我国以往的构造格架研究多注重对前喜马拉雅运动的研究，对新生代的重视不够。近年应用较多的是遥感解译，新第三纪以来活动的断裂航卫片影象清晰，遥感解译可初步揭示研究区的新断裂网络。但不是所有线状影象都是断裂，遥感解译结果还要经过野外较核。野外较核是多种方法（野外观察法、地球物理法和地球化学法等）的综合。对于大片被第四系覆盖的区域，要配合地球物理方法和地球化学方法如甚低频、氡气测量等。有些如要弄清新构造的深部展布，还要采用耗资较大的深部地震或大地电磁等方法。此外，历史地震和温泉资料的收集与分析对断裂活动性的研究也十分重要。10.4.3地层及其变形研究-地质构造法•晚新生代地层厚度及分布、组成及变形等是新构造运动及其应力场演化研究的基础。在第四系覆盖区，系统收集钻孔资料，编制第四系沉积物等厚图，可判别该区的下降幅度及变化情况，如能测定该层年龄，可进一步推算下沉速率；在构造运动上升区，如露头较好，系统地测制地层剖面，可分析该区地层上升速率及新构造期应力场变动情况。10.4.4岩相变化研究-地质构造法•沉积物特征是自然条件的反映。如残积、坡积相表示形成时处于上升的剥蚀条件；厚的湖相或平原河流冲积相，表示该区是下降接受沉积的环境。研究新第三纪沉积物相变，有助于解决新构造运动性质和近似幅度。但岩相变化，可能是构造因素，也可能是非构造因素，且这种变化湖滨最为显著，故须辅以其它的证据。10.4.5地貌（断层引起）研究•地貌是表明区域新构造的形迹之一，如水系特点、断层构造地貌（断层崖、断陷盆地的分布等）特征、地貌发育等的研究，可确立新构造水平或升降运动的幅度、次数、强度及断块间差异升降等等。•断层能直接形成地貌，如断层崖，也能使原先的地貌发生变形，如夷平面、河流阶地、洪积扇被错断。断层活动还能使断层附近应力状态变化，产生挤压或拉张，形成高地或洼地。通过这些地貌的研究可揭示新构造活动的历史。10.4.5.1升降运动的地貌标志（1）断层崖断层活动形成的陡崖。有不同的排列形式（图9-1）。地表出现平直、延伸较长的断层崖，多属张扭性断层形成；间断分布或呈之字型分布的常是张性断层形成；如是多条首尾相接的斜列式分布，则是属于压扭性断层；而压性断层常形成舒缓波状走向的断层崖。图9-1断层崖排列形式A.连续线形；B.间断；C.之字型；D.首尾相接斜列•理论上，断层崖坡面倾角和断层倾角应一致。实际上，断层崖坡面倾角常比断层倾角要小，或断层崖上部倾角比下部倾角小。这与断层崖坡面发育有关。当断层崖刚形成，其坡面倾角与断层倾角基本相近，随时间推移，风化和剥蚀使坡面逐渐变缓，如断层再次活动，在断层崖的下部又出现新的断层崖，其坡度比被改造过的老断层崖坡角要大，断层多次活动形成多个坡度不同的断层崖，从老到新坡度依次增大。因此，可根据断层崖坡面及其坡折数来推断断层活动次数(图9-2)。图9-2断层崖的坡度转折和断层活动次数的关系图9-3断层崖坡脚的楔状崩塌堆积物•断层崖崩塌，在坡脚形成重力堆积物。当断层崖坡面达到相对平衡时，崩塌就减弱或停止。当断层再一次发生活动时，又出现新的断层崖，坡面又开始崩塌，形成新的重力堆积物。如断层多次活动，在坡脚堆积物剖面上可见到叠置的呈楔状的崩塌堆积物（图9-3）。每一层崩塌堆积物可表示一次断层活动。通过断层崖下楔状堆积体的研究可推断断层活动历史。(2)断层三角面和断层线崖•完整断层崖受横穿断层崖的河流侵蚀，被分割成许多三角形断层崖，称断层三角面（图9-4）。有时断层直接切割山嘴，也能形成断层三角面。残留的断层崖三角面底线就是断层线，这里能见到断层破碎带。如三角面岩石坚硬，或断层崖形成时代很近，三角面清晰。如断层崖形成时代久远，长期的剥蚀作用，三角面高度逐渐降低